铁路雪深无线联网远程监测系统.doc

铁路雪深无线联网远程监测系统简介由北京中路大成轨道交通技术有限公司和北京铁路局北京科研所共同研制开发的“铁路雪深无线联网远程监测系统”于2009年5月立为铁道部科技项目， 2010年11月24日通过铁道部科技司阶段性技术审查。2012年12月13日，通过铁道部科技司技术评审。 铁路雪深监测系统是利用gprs移动数据通信平台，独享服务器接口构建跨地域无线局域网（以太网结构），实现节点和服务器之间采用无线联接方式组成跨网段接入公网模式组网，是一套完整的智能化系统。该系统集数据采集和超限报警为一体，能实时地采集铁路沿线各监测点的气象信息数据，包括雪深等信息和降雪现场图片，通过gprs无线网络及时传送至监控管理中心，该系统采用无线方式传输数据，不受地域条件限制，在高速铁路、特别是在没有通信线路、无人值守的地方更能显示出其强大的优越性和实用性。该系统监控点是由积雪厚度传感器、现场拍照模块、供电模块、无线通信终端等组成，能实时地采集各监测地点的积雪厚度数据和降雪现场图片并通过无线gprs网络及时传送至监控管理中心，雪深数据和现场图片无线传输到公网服务器，做到只要能上公网的地方用户经授权就可以随时随地的浏览所有的雪深信息和现场图片。用户通过web方式上网可对各监测点的实时雪深数据和现场图片进行查询、统计、分析、报表、打印等，自动向相关人员手机发送报警雪深信息。系统一旦发现某监测地点数据超过设定的阈值，抓拍现场照片并发送到中心服务器，监控管理中心能直观的看到积雪厚度数据和现场图片，同时系统根据预先设定的报警限值，自动生成不同级别的报警信息并通过短信将其发送到值班人员和相关领导的手机上，从而达到科学决策、预警避险的目的。 系统的基本配置主要由以下几部分组成： 传感器+ 数据采集器+ 通讯系统 + 电源系统 + 软件系统。系统结构如下图所示。系统结构雪情监测与预警系统的主要特点如下： 1、雪深数据采集终端体积较小、安装简单。 2、雪深监测数据通过无线gprs网络实时传输。同有线监测网络相比，节省了线路、电话资源；同常规无线网相比，无需架设天线，而且因而免去了无线电频率资源审批手续。 3、该监测系统地域适应性强，只要移动电话网络（gsm）信号覆盖的地点都能应用，而且可实现雪情监测数据快速可靠地传输。 4、该监测系统运行后，享受的gprs数据服务可以按监测数据流量或包月付费。因而运行费用低廉、节省用户投资。同时，维护成本低、性能可靠。 5、该监测系统启动时可快速登录gprs无线网络，只要不关闭则永远在线，无须反复呼叫网络，从而节省监测终端的功率消耗。 6、该监测系统能对实时采集的雪深信息数据做出分析，一旦发现某监测地点数据超过设定的阈值，抓拍现场照片并发送到中心服务器，同时可以给相关人员发送短信息。 7、该监测系统具有极好的可扩展性。如果需要，随时可以增加监测终端，而系统其它部分基本上无需变动，因而只需追加极少的投资。 8、关于“铁路防灾系统传输管理平台”我们已获得了二项实用新型专利，另两个发明专利已被国家知识产权局受理。（1）专利名称：基于公网的防灾系统传输管理平台装置 专利号：zl201120247603.3（2）专利名称：基于公网平台的危险处所图片采集终端 专利号：zl201120247602.9（3）发明专利名称：基于公网平台的危险处所图片采集终端的设置方法 专利号：201110077866.9 （4）发明专利名称：基于公网的防灾系统传输管理平台的设置方法 专利号：201110077869.2 系统界面如下图所示：铁路危险处所远程图片监测系统简介“铁路危险处所远程图片监测系统”于2009年由北京中路大成轨道交通技术有限公司研制成功。该系统通过微处理器与视频模块、无线通信终端，按照设定的时间间隔以jepg格式抓拍现场照片并通过gprs无线网络发送到管理中心服务器实现铁路沿线危险处所图片传输。摄像头采用红外led为辅助光源，实现夜间无照明黑白图片采集传输。该系统采用太阳能供电系统，可以安装在无供电条件且容易产生滑坡、泥石流、雪灾和风沙的铁路沿线危险处所。该系统可以同时显示多个监测点的实时图片，也可以随时浏览每个监测点不同时间传回的图片。该系统可实现的功能与目前工作中需要派员到现场连续看守的方式相比更为科学、可靠、及时，不但大大降低了工人劳动强度和运营成本，而且在第一时间为铁路防灾工作提供了更加科学直观的依据。铁路危险处所远程图片监测系统2010年已经在内蒙古集通铁路公司的白旗工务段、大板工务段、锡林浩特工务段，沈阳铁路局的通辽工务段，乌鲁木齐铁路局的奎屯工务段总共安装了100多套，使用效果很好，系统能及时准确地传回危险处所照片。 该系统管理软件界面如下： 该系统能在屏幕上同时显示多个危险处所的实时图片，可以随时浏览每个监测点各个时间传回的图片。与传统的视频系统相比，该系统无需铺设光缆，在没有电源的地方可采用太阳能供电，应用范围广泛。该产品体积小，重量轻，功耗小，携带和安装方便。它具备了大部分数字照相机（dsc）的功能，可以照相，录像，显示日期时间和文件管理等功能。铁路雪深无线联网远程监测系统达到的技术指标 1、组网模式：系统采用无线联接方式接入公网模式。 2、具备设置警戒值，值班手机号码等功能。报警后有短信和声音提示。 3、节点功能：每个雪深监测点具有测量传输积雪厚度、现场图像、大风信息的功能。根据需求可加入雨情等各种用户需要的信息。 4、最高传输速率：gprs的通信速率可达50kbp/s。 5、数据传输条件：按gsm规范，在不低于-80dbm时工作可靠。 6、传输协议：网络隧道协议、udp、tcp/ip。 7、雪深分辨率：0.1mm。 8、雪深测量范围：015m。 9、雪深测量误差：3mm。 10、测量时间间隔：10600s（可远程任意设置），默认为5分钟，可手动立即测量。 11、单次测量时间：6.5s。 12、数字接口输出方式：rs232、rs485。 13、激光：650nm红色激光二级管。 14、激光输出功率：1mw。 15、光束直径：11mm（在10m远处）。 16、工作温度：-4050。 17、工作湿度：0100%。 18、抗风强度：60m/s。 19、拍照时间间隔默认为30分钟，可手动立即拍照。 20、夜间红外辅助光源的有效距离为50米左右。 21、供电电源：ac220v、50-60hz，或dc12v太阳能光电池（带自动加热功能）。 22、电磁兼容性:满足gb/t 17618-1998 中a级标准。 23、检测标准：符合铁道部无线通信中心实验室（2006）wx字第wt05。 铁路雪深无线联网远程监测系统2010年已经在内蒙古集通铁路公司的白旗工务段、大板工务段、锡林浩特工务段和沈阳铁路局的通辽工务段总共安装了20多套，使用效果很好，系统能及时准确地测量和传回雪深数据和照片。 铁道部科技司和运输局基础部要求2011年在京津城际和长吉高速铁路上安装这两套监测系统，继续扩大试验。 为了缩小体积和安装方便，我们将铁路无线联网远程雪深和照片监测系统合并为一体，设备实物如下两图：（图一）设备侧面图（图二）设备正面图 雪深监测设备安装 1、雪深监测设备安装在高铁线路接触网支柱上，根据有关规定，设备安装不能影响接触网供电功能和铁路限界。实际安装高度为距离轨枕面3米左右，探头安装角度为40，保证激光光点打在轨枕面上。2、托架选用板厚为5mm的优质不锈钢厚钢板加工成槽钢型后焊接而成，用4条m20不锈钢螺栓把托架固紧，安装在接触网支柱上，采用双螺母锁紧,其高度按要求与接触网保持安全距离,锁紧后不会因列车运行等震动而松动，且野外长期工作不会锈蚀。 3、雪深监测设备则安装在托架上处于接触网支柱外侧，即托架和设备外沿不超出接触网支柱面向线路一侧，同样采用双螺母锁紧,不会跌落。 4、雪深监测设备外罩螺栓锁紧后，采用集体捆绑式锁定，即用钢丝从全部螺栓中心穿过，使之永不松动。 5、供电电线带有橡胶外套、耐低温导线，且外加钢管防护。雪深传感器以及电源转换装置的电源线应连接到规定的电源处。 为了防雷、防鼠、防水，方便安装与维修，电源线和数据线应穿入带屏蔽层的线槽内，线槽须安置在电缆沟内。 6、雪深监测设备设计有安全接地和防雷装置，保证设备在雷雨季节安全运行。雪深传感器基座的接地线就近接入观测场地网，接地电阻应4。 7、高铁实际安装的效果图和照片如下： 8、既有线铁路安装效果图如下：评 审 意 见 2012年12月13日，铁道部科技司在北京组织召开了“铁路雪深监测系统及其影响研究”技术评审会，参加会议的有铁道部建设司、运输局工务部、信息办、鉴定中心、工管中心、信息技术中心，铁科院，铁三院，北京、沈阳、哈尔滨、太原、西安、乌鲁木齐铁路局，京津城际公司，中国气象局探测中心，集通公司等单位代表和专家（名单附后），与会专家听取了课题组的汇报，审查了相关技术文件，经认真讨论，形成技术评审意见如下： 1. 提供的技术资料齐全，数据翔实，符合技术评审要求。 2. 课题组针对降雪对京津城际等铁路运输的影响，开展了积雪深度对行车影响的研究，研发了雪深监测系统。3. 雪深监测系统由雪深现场监测设备、监测管理平台及传输网络组成，现场监测设备由雪深仪、现场图片采集模块、处理器、通信模块、电源模块等组成，监测管理平台由数据库/应用服务器、短信服务器及相关应用软件组成。研究成果取得了两项实用新型专利。4. 该系统具有雪深监测信息实时采集、现场照片传送、信息处理分析、报警等功能，可通过web方